रडार वैज्ञानिक विधियों और तकनीकी साधनों का एक समूह है जिसका उपयोग रेडियो तरंगों के माध्यम से किसी वस्तु के निर्देशांक और विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। जांच के तहत वस्तु को अक्सर रडार लक्ष्य (या केवल एक लक्ष्य) के रूप में संदर्भित किया जाता है।
रडार का सिद्धांत
राडार कार्यों को करने के लिए डिज़ाइन किए गए रेडियो उपकरण और सुविधाओं को रडार सिस्टम या डिवाइस (रडार या रडार) कहा जाता है। रडार की मूल बातें निम्नलिखित भौतिक घटनाओं और गुणों पर आधारित हैं:
- प्रसार माध्यम में, विभिन्न विद्युत गुणों वाली वस्तुओं से मिलने वाली रेडियो तरंगें उन पर बिखरी होती हैं। लक्ष्य (या अपने स्वयं के विकिरण) से परावर्तित तरंग रडार सिस्टम को लक्ष्य का पता लगाने और पहचानने की अनुमति देती है।
- लंबी दूरी पर, एक ज्ञात माध्यम में निरंतर गति के साथ, रेडियो तरंगों के प्रसार को सीधा माना जाता है। यह धारणा लक्ष्य की सीमा और उसके कोणीय निर्देशांक (एक निश्चित त्रुटि के साथ) को मापना संभव बनाती है।
- डॉप्लर प्रभाव के आधार पर, प्राप्त परावर्तित संकेत की आवृत्ति विकिरण बिंदु के रेडियल वेग की गणना करती हैआरएलयू के संबंध में।
ऐतिहासिक पृष्ठभूमि
रेडियो तरंगों की परावर्तन की क्षमता महान भौतिक विज्ञानी जी. हर्ट्ज़ और रूसी इलेक्ट्रिकल इंजीनियर ए.एस. 19 वीं शताब्दी के अंत में पोपोव। 1904 के एक पेटेंट के अनुसार, पहला रडार जर्मन इंजीनियर के. हुल्मेयर द्वारा बनाया गया था। उपकरण, जिसे उन्होंने टेलीमोबिलोस्कोप कहा, का उपयोग राइन को जोतने वाले जहाजों पर किया गया था। विमानन प्रौद्योगिकी के विकास के संबंध में, वायु रक्षा के एक तत्व के रूप में रडार का उपयोग बहुत आशाजनक लग रहा था। इस क्षेत्र में अनुसंधान दुनिया के कई देशों के प्रमुख विशेषज्ञों द्वारा किया गया था।
1932 में, LEFI (लेनिनग्राद इलेक्ट्रोफिजिकल इंस्टीट्यूट) के एक शोधकर्ता पावेल कोंद्रातिविच ओशचेपकोव ने अपने कार्यों में रडार के मूल सिद्धांत का वर्णन किया। उन्होंने सहयोगियों के सहयोग से बी.के. शेम्बेल और वी.वी. 1934 की गर्मियों में त्सिम्बालिन ने एक प्रोटोटाइप रडार इंस्टॉलेशन का प्रदर्शन किया जिसने 600 मीटर की दूरी पर 150 मीटर की ऊंचाई पर एक लक्ष्य का पता लगाया।
रडार के प्रकार
लक्ष्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण की प्रकृति हमें कई प्रकार के रडार की बात करने की अनुमति देती है:
- निष्क्रिय रडार अपने स्वयं के विकिरण (थर्मल, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, आदि) की खोज करता है जो लक्ष्य (रॉकेट, विमान, अंतरिक्ष वस्तुएं) उत्पन्न करता है।
- एक सक्रिय प्रतिक्रिया के साथ सक्रिय किया जाता है यदि वस्तु अपने स्वयं के ट्रांसमीटर और इसके साथ बातचीत से सुसज्जित है"अनुरोध - प्रतिक्रिया" एल्गोरिथ्म के अनुसार होता है।
- निष्क्रिय प्रतिक्रिया के साथ सक्रिय में माध्यमिक (प्रतिबिंबित) रेडियो सिग्नल का अध्ययन शामिल है। इस मामले में रडार स्टेशन में एक ट्रांसमीटर और एक रिसीवर होता है।
- अर्द्ध सक्रिय रडार सक्रिय का एक विशेष मामला है, उस स्थिति में जब परावर्तित विकिरण का रिसीवर रडार के बाहर स्थित होता है (उदाहरण के लिए, यह एक होमिंग मिसाइल का संरचनात्मक तत्व है)।
हर प्रजाति के अपने फायदे और नुकसान होते हैं।
तरीके और उपकरण
राडार के सभी साधनों को प्रयोग की जाने वाली विधि के अनुसार सतत और स्पंदित विकिरण के राडार में विभाजित किया गया है।
पहले में एक ट्रांसमीटर और विकिरण का एक रिसीवर होता है, जो एक साथ और लगातार कार्य करता है। इस सिद्धांत के अनुसार, पहले रडार उपकरण बनाए गए थे। ऐसी प्रणाली का एक उदाहरण एक रेडियो अल्टीमीटर (एक विमान उपकरण जो पृथ्वी की सतह से एक विमान की दूरी निर्धारित करता है) या एक रडार है जो सभी मोटर चालकों को वाहन की गति निर्धारित करने के लिए जाना जाता है।
स्पंदित विधि में लघु स्पंदों में कुछ ही माइक्रोसेकंड में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा उत्सर्जित होती है। सिग्नल जनरेट करने के बाद स्टेशन केवल रिसेप्शन के लिए काम करता है। परावर्तित रेडियो तरंगों को पकड़ने और पंजीकृत करने के बाद, रडार एक नई पल्स प्रसारित करता है और चक्र दोहराता है।
रडार ऑपरेटिंग मोड
रडार स्टेशनों और उपकरणों के संचालन के दो मुख्य तरीके हैं। पहला स्पेस स्कैनिंग है। यह एक सख्त. के अनुसार किया जाता हैप्रणाली। क्रमिक समीक्षा के साथ, रडार बीम की गति गोलाकार, सर्पिल, शंक्वाकार, क्षेत्रीय प्रकृति की हो सकती है। उदाहरण के लिए, एक ऐन्टेना सरणी धीरे-धीरे एक सर्कल में (अज़ीमुथ में) घूम सकती है, जबकि एक साथ ऊंचाई में स्कैन कर रही है (ऊपर और नीचे झुका हुआ)। समानांतर स्कैनिंग के साथ, रडार बीम के बीम द्वारा समीक्षा की जाती है। प्रत्येक का अपना रिसीवर होता है, कई सूचना प्रवाह एक साथ संसाधित किए जा रहे हैं।
ट्रैकिंग मोड का तात्पर्य चयनित वस्तु के लिए एंटीना की निरंतर दिशा से है। इसे मोड़ने के लिए, गतिमान लक्ष्य के पथ के अनुसार, विशेष स्वचालित ट्रैकिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है।
सीमा और दिशा निर्धारित करने के लिए एल्गोरिदम
वायुमंडल में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति 300 हजार किमी/सेकंड है। इसलिए, प्रसारण सिग्नल द्वारा स्टेशन से लक्ष्य और पीछे की दूरी को कवर करने में लगने वाले समय को जानकर, वस्तु की दूरी की गणना करना आसान है। ऐसा करने के लिए, नाड़ी भेजने का समय और परावर्तित संकेत प्राप्त करने के क्षण को सटीक रूप से रिकॉर्ड करना आवश्यक है।
लक्ष्य के स्थान के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए अत्यधिक दिशात्मक रडार का उपयोग किया जाता है। किसी वस्तु के दिगंश और ऊंचाई (ऊंचाई या ऊंचाई) का निर्धारण एक संकीर्ण बीम के साथ एंटीना द्वारा किया जाता है। आधुनिक रडार इसके लिए चरणबद्ध एंटेना सरणियों (PAR) का उपयोग करते हैं, जो एक संकरा बीम स्थापित करने में सक्षम हैं और एक उच्च रोटेशन गति की विशेषता है। एक नियम के रूप में, अंतरिक्ष स्कैनिंग की प्रक्रिया कम से कम दो बीम द्वारा की जाती है।
मुख्य सिस्टम पैरामीटर
सेउपकरणों की सामरिक और तकनीकी विशेषताएं काफी हद तक कार्यों की दक्षता और गुणवत्ता पर निर्भर करती हैं।
रडार के सामरिक संकेतकों में शामिल हैं:
- न्यूनतम और अधिकतम लक्ष्य का पता लगाने की सीमा, स्वीकार्य दिगंश और ऊंचाई कोणों द्वारा सीमित क्षेत्र देखें।
- सीमा में संकल्प, दिगंश, ऊंचाई और गति (आस-पास के लक्ष्यों के मापदंडों को निर्धारित करने की क्षमता)।
- माप सटीकता, जिसे सकल, व्यवस्थित या यादृच्छिक त्रुटियों की उपस्थिति से मापा जाता है।
- शोर उन्मुक्ति और विश्वसनीयता।
- आने वाले डेटा स्ट्रीम को निकालने और संसाधित करने के लिए स्वचालन की डिग्री।
कुछ तकनीकी मानकों के माध्यम से उपकरणों को डिजाइन करते समय निर्दिष्ट सामरिक विशेषताओं को निर्धारित किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:
- उत्पन्न दोलनों की वाहक आवृत्ति और मॉडुलन;
- एंटीना पैटर्न;
- डिवाइस भेजने और प्राप्त करने की शक्ति;
- प्रणाली के समग्र आयाम और वजन।
ड्यूटी पर
रडार एक सार्वभौमिक उपकरण है जिसका व्यापक रूप से सैन्य, विज्ञान और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में उपयोग किया जाता है। तकनीकी साधनों और माप प्रौद्योगिकियों के विकास और सुधार के कारण उपयोग के क्षेत्रों का लगातार विस्तार हो रहा है।
सैन्य उद्योग में रडार का उपयोग हमें अंतरिक्ष की समीक्षा और नियंत्रण, हवा, जमीन और पानी के मोबाइल लक्ष्यों का पता लगाने के महत्वपूर्ण कार्यों को हल करने की अनुमति देता है। के बिनारडार, नेविगेशन सिस्टम और गनफायर कंट्रोल सिस्टम के सूचना समर्थन के लिए सेवारत उपकरणों की कल्पना करना असंभव है।
सैन्य रडार सामरिक मिसाइल चेतावनी प्रणाली और एकीकृत मिसाइल रक्षा का मुख्य घटक है।
रेडियो खगोल विज्ञान
पृथ्वी की सतह से भेजी गई, रेडियो तरंगें निकट और दूर अंतरिक्ष में वस्तुओं के साथ-साथ निकट-पृथ्वी के लक्ष्यों से भी परावर्तित होती हैं। कई अंतरिक्ष वस्तुओं की पूरी तरह से जांच केवल ऑप्टिकल उपकरणों के उपयोग से नहीं की जा सकती थी, और केवल खगोल विज्ञान में रडार विधियों के उपयोग ने उनकी प्रकृति और संरचना के बारे में समृद्ध जानकारी प्राप्त करना संभव बना दिया। चंद्र अन्वेषण के लिए निष्क्रिय रडार का उपयोग पहली बार 1946 में अमेरिकी और हंगेरियन खगोलविदों द्वारा किया गया था। लगभग उसी समय, बाहरी अंतरिक्ष से रेडियो सिग्नल भी गलती से प्राप्त हुए थे।
आधुनिक रेडियो दूरबीनों में, प्राप्त करने वाले एंटेना में एक बड़े अवतल गोलाकार कटोरे का आकार होता है (जैसे एक ऑप्टिकल परावर्तक का दर्पण)। इसका व्यास जितना बड़ा होगा, एंटीना उतना ही कमजोर सिग्नल प्राप्त कर पाएगा। अक्सर, रेडियो टेलीस्कोप एक जटिल तरीके से काम करते हैं, न केवल एक दूसरे के करीब स्थित उपकरणों को जोड़ते हैं, बल्कि विभिन्न महाद्वीपों पर भी स्थित होते हैं। आधुनिक रेडियो खगोल विज्ञान के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में सक्रिय नाभिक के साथ पल्सर और आकाशगंगाओं का अध्ययन, इंटरस्टेलर माध्यम का अध्ययन है।
नागरिक उपयोग
कृषि और वानिकी में, रडारपौधों के द्रव्यमान के वितरण और घनत्व के बारे में जानकारी प्राप्त करने, संरचना, मापदंडों और मिट्टी के प्रकारों का अध्ययन करने और आग का समय पर पता लगाने के लिए उपकरण अपरिहार्य हैं। भूगोल और भूविज्ञान में, रडार का उपयोग स्थलाकृतिक और भू-आकृति विज्ञान कार्य करने, चट्टानों की संरचना और संरचना का निर्धारण करने और खनिज जमा की खोज करने के लिए किया जाता है। जल विज्ञान और समुद्र विज्ञान में, देश के मुख्य जलमार्गों, बर्फ और बर्फ के आवरण की स्थिति की निगरानी के लिए और समुद्र तट का नक्शा बनाने के लिए रडार विधियों का उपयोग किया जाता है।
रडार मौसम विज्ञानियों के लिए एक अनिवार्य सहायक है। रडार आसानी से दसियों किलोमीटर की दूरी पर वातावरण की स्थिति का पता लगा सकता है और प्राप्त आंकड़ों का विश्लेषण करके किसी विशेष क्षेत्र में मौसम की स्थिति में बदलाव का पूर्वानुमान लगाया जाता है।
विकास की संभावनाएं
एक आधुनिक रडार स्टेशन के लिए, मुख्य मूल्यांकन मानदंड दक्षता और गुणवत्ता का अनुपात है। दक्षता उपकरण की सामान्यीकृत प्रदर्शन विशेषताओं को संदर्भित करती है। एक संपूर्ण राडार बनाना एक जटिल इंजीनियरिंग और वैज्ञानिक और तकनीकी कार्य है, जिसका कार्यान्वयन इलेक्ट्रोमैकेनिक्स और इलेक्ट्रॉनिक्स, सूचना विज्ञान और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, ऊर्जा में नवीनतम उपलब्धियों के उपयोग से ही संभव है।
विशेषज्ञों के पूर्वानुमानों के अनुसार, निकट भविष्य में, जटिलता और उद्देश्य के विभिन्न स्तरों के स्टेशनों की मुख्य कार्यात्मक इकाइयाँ ठोस-राज्य सक्रिय चरणबद्ध सरणियाँ (चरणबद्ध एंटेना सरणियाँ) होंगी, जो एनालॉग संकेतों को डिजिटल में परिवर्तित करती हैं।. विकासकंप्यूटर कॉम्प्लेक्स रडार के नियंत्रण और बुनियादी कार्यों को पूरी तरह से स्वचालित करेगा, अंतिम उपयोगकर्ता को प्राप्त जानकारी का व्यापक विश्लेषण प्रदान करेगा।
